行星滾柱絲杠

1、一載荷計(jì)算行星滾柱絲杠在實(shí)際使用中, 很多情況下絲杠的速度及所承受的軸向載荷都是變化的。為計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷, 首先須計(jì)算出絲杠所受的平均載荷。當(dāng)速度不變時(shí), 所受載荷也是固定不變的，而當(dāng)速度改變時(shí), 載荷也隨之而變。此時(shí)作用在絲杠上的平均載荷可由下式計(jì)算：若速度及載荷方向不變, 而載荷大小在其最大值及最小值之間變化, 此時(shí)平均載荷可由下式計(jì)算：從而可計(jì)算出當(dāng)量動(dòng)載荷：根據(jù)計(jì)算出的當(dāng)量動(dòng)載荷, 就可以選取合適的絲杠。此外, 還應(yīng)進(jìn)行靜載荷計(jì)算。二驅(qū)動(dòng)力矩絲杠加速時(shí)所需總的驅(qū)動(dòng)力矩可由下式計(jì)算：行星滾柱絲杠的效率取決于其工作條件：它在任何條件下都不會(huì)自鎖, 絲杠和螺母都可以作為主動(dòng)件，因此,其效率有

2、正效率，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，和逆效率􀀁將直線運(yùn)動(dòng)，變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng), 其計(jì)算公式如下：􀀁三臨界速度行星滾柱絲杠的臨界轉(zhuǎn)速由下式計(jì)算：高速切削技術(shù)在我國(guó)尚處于起步階段, 行星滾柱絲杠作為一種新型的高效絲杠將會(huì)逐步得到實(shí)際應(yīng)用。.- 【一種新型的高速進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)-行星滾柱絲杠】滾柱絲杠副具有較大接觸半徑的滾動(dòng)體(圖1, R 可看作為等效滾珠半徑) , 這樣在導(dǎo)程小到只有1 或2mm 時(shí)仍可獲得很高的承載能力(約為滾珠絲杠副的20 倍) ,并且強(qiáng)度高, 可靠性好。此外, 和滾珠絲杠副相比, 行星式滾柱絲杠副還具有壽命長(zhǎng)、振動(dòng)小、噪聲低、螺母和螺桿易分離等優(yōu)點(diǎn)行星式

3、滾柱絲杠副的工作原理是螺桿轉(zhuǎn)動(dòng), 推動(dòng)滾柱沿螺桿和螺母組成的滾道作行星式運(yùn)動(dòng)。當(dāng)將螺桿、滾柱和螺母的接觸半徑及頭數(shù)控制到一定的數(shù)值時(shí), 螺母與滾柱在軸向近似無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng), 螺母與滾柱同步地沿螺桿的軸線運(yùn)動(dòng)。 滾柱與螺桿及螺母的接觸為點(diǎn)接觸, 滾柱兩端有外齒輪; 內(nèi)齒環(huán)4 安裝于螺母的兩端, 與滾柱兩端的齒輪相嚙合。這兩個(gè)齒輪副的嚙合保證螺母與滾柱協(xié)調(diào)工作, 減小導(dǎo)向螺桿的滑動(dòng), 保持滾柱工作時(shí)的一致性; 導(dǎo)環(huán)5 保證各滾柱間有相同的間距, 避免相互間摩擦, 改善受力狀態(tài)。主要由絲杠、螺紋滾柱、齒圈、保持架和螺母等組成。螺紋滾柱為單頭螺紋, 均勻排列在螺母的內(nèi)螺紋圓周上, 其螺旋角與螺母相同, 以

4、確保滾柱在螺母內(nèi)不產(chǎn)生軸向竄動(dòng)。1.螺桿的頭數(shù)是滾柱頭數(shù)的兩倍；2.螺桿的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)（v）速等于公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速；3.螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母同滾柱無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，螺桿和螺母的頭數(shù)相同！螺母和滾柱共同進(jìn)給的軸向位移為:-【行星式滾柱絲杠副的運(yùn)動(dòng)特性及參數(shù)選擇】一彈性滯后彈性滯后（金屬在彈性區(qū)內(nèi)加載卸載時(shí)，由于應(yīng)變落后于應(yīng)力，使加載線于卸載線不重合而形成一封閉回線，是為彈性滯后。封閉回線稱為彈性滯后環(huán)。存在滯后環(huán)現(xiàn)象說(shuō)明加載時(shí)消耗于金屬的變形功大于卸載時(shí)金屬放出的變形功，因而有一部分變形功為金屬所吸收。這部分吸收的功就稱為金屬的內(nèi)耗，其大小用回線面積度量。）和自旋滑動(dòng)是摩擦產(chǎn)生的主要原因。根據(jù)Hertz 理論, 在

5、滾動(dòng)體與溝槽的接觸處,產(chǎn)生一接觸橢圓：則滾動(dòng)體前進(jìn)單位距離時(shí)，在接觸區(qū)的前半部( y> 0) ，壓力做的功：N = 3bBQ/ 8。但是,接觸區(qū)后半部在滾動(dòng)過(guò)程中做的功實(shí)際上并不等于N， 也就是由彈性滯后而造成了能量損失，用系數(shù)來(lái)表示。由于滾動(dòng)體同時(shí)和螺桿及螺母的滾道接觸, 因此, 在兩接觸處將同時(shí)有彈性滯后產(chǎn)生, 都有能量損失, 在此, 也就是摩擦力的功。二自由滑動(dòng)由行星式滾柱絲杠副的運(yùn)動(dòng)關(guān)系可知, 滾柱在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終繞平行于螺桿軸線的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。而滾柱在相對(duì)于螺桿和螺母滾動(dòng)時(shí)其接觸點(diǎn)法線和轉(zhuǎn)動(dòng)軸線成a角(a= 45°)。所以滾柱相對(duì)于螺桿和螺母的滾動(dòng)不是純滾動(dòng), 而是滾動(dòng)和相

6、對(duì)滑動(dòng)的合成運(yùn)動(dòng)。接觸點(diǎn)因變形成為橢圓面，故該運(yùn)動(dòng)實(shí)際上是一種自旋滑動(dòng)，這種滑動(dòng)必然引起摩擦。在行星滾柱絲杠副中, 引起摩擦力矩的主要原因是滾柱的自旋滑動(dòng).因?yàn)樵谛惺綕L柱絲杠副中, 滾柱的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線總是和螺桿平行, 而接觸點(diǎn)受力方向是和螺桿軸線成a= 45°,滾柱的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不自由, 故在運(yùn)動(dòng)時(shí),其自旋滑動(dòng)產(chǎn)生的摩擦要比滾珠絲杠副的大。-【行星式滾柱絲杠副的摩擦機(jī)理研究】行星滾柱絲桿優(yōu)點(diǎn)：( 1) 是面接觸的滾動(dòng)摩擦副, 傳動(dòng)效率高, 承載能力大, 軸向剛度高。( 2) 抗沖擊能力強(qiáng), 能承受較大的沖擊載荷。( 3) 能在惡劣環(huán)境( 粉塵、結(jié)冰、化學(xué)沉積、潤(rùn)滑不足和核輻射等) 下可靠工作。( 4) 既可實(shí)現(xiàn)高速驅(qū)動(dòng)( 60 100m-min) , 又可實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給( 1 um) , 可承受700 rad/s2 的角加速度。( 5) 拆卸方便, 螺母組件可帶著滾柱從絲杠上卸下而不散離。重型滾珠絲杠副直徑125 250mm, 導(dǎo)程20 50 mm, 整體加工長(zhǎng)度5. 8 m( 超過(guò)這個(gè)長(zhǎng)度可用特殊工藝加工) , 承受動(dòng)載荷可達(dá)110 t。圖2是我公司為寶鋼、武鋼、邯鋼配套的大型空心重載滾珠絲杠副, 直徑160 mm、導(dǎo)程